La investigación de la Universidad de Huelva financiada a través de las ayudas ‘Jóvenes Doctores/as del CEIMAR’ demuestra que la combinación de redes eléctricas avanzadas y recuperación de calor residual puede transformar la eficiencia energética del transporte marítimo
El transporte marítimo da un paso decisivo hacia la descarbonización gracias a los resultados del proyecto “Implementación de controles para redes eléctricas de corriente continua de barcos de propulsión eléctrica mediante tecnología CHIL (CEI-JD-12)”, que ha desarrollado nuevas soluciones para mejorar la eficiencia energética de buques con propulsión eléctrica. El proyecto, desarrollado por un equipo de la Universidad de Huelva demuestra que es posible reducir el consumo de combustible y las emisiones de CO₂ hasta en un 18,5 % anual, aprovechando mejor la energía ya disponible a bordo.
Este proyecto de investigación ha sido liderado por el profesor del departamento de Ingeniería Eléctrica, Térmica y de Diseño y Proyectos de la Universidad de Huelva, Juan Pérez Torreglosa, y financiada a través de las ayudas a ‘Proyectos de Investigación Jóvenes Doctores/as del Campus de Excelencia Internacional del Mar (CEIMAR) y del Programa Operativo FEDER 2014/2020 de la Consejería de Economía, Conocimiento, Empresas y Universidad de la Junta de Andalucía.
El estudio se ha centrado en el desarrollo de redes eléctricas de corriente continua de media tensión (MVDC), una tecnología clave para los buques del futuro. Estas redes permiten una gestión más eficiente de la energía y facilitan la integración de sistemas avanzados, como la recuperación de calor residual procedente de los motores diésel.
Tras una revisión técnica exhaustiva, los investigadores identificaron como solución preferente la integración de un sistema de recuperación de calor residual (WHRS) basado en un ciclo Rankine orgánico (ORC) dentro de una arquitectura MVDC. Dicho sistema transforma el calor de los gases de escape de los generadores diésel en electricidad adicional, reduciendo la necesidad de quemar combustible.
Para validar la propuesta, desarrollaron modelos avanzados y realizaron simulaciones en tiempo real, demostrando que la sustitución de rectificadores pasivos por rectificadores controlados mejora la estabilidad y la calidad de la tensión eléctrica del buque. Además, el estudio concluye que un controlador global inteligente es esencial para integrar la energía recuperada sin afectar al reparto de potencia ni a la seguridad del sistema.
Desde el punto de vista económico, los resultados son igualmente prometedores. Con una tasa de descuento del 8 %, el sistema presenta un beneficio acumulado del 44 %, un periodo de retorno de 11,7 años y una tasa interna de retorno del 12,8 %, lo que refuerza su atractivo para armadores y operadores.
De forma complementaria, durante la investigación se evaluó la viabilidad técnica y económica de un ORC marino de 1,6 MW. El sistema optimizado, que emplea acetona como fluido de trabajo, alcanzó una eficiencia eléctrica neta del 8,45 % y una eficiencia termodinámica del 18,73 % al 85 % de carga. En rutas operativas representativas, esto se traduce en una reducción anual del 18,5 % tanto en consumo de combustible como en emisiones de CO₂. En concreto, la fuente de los datos abiertos fue un crucero que opera diariamente en el mar Báltico entre Estocolmo y Mariehamn. El viaje de ida y vuelta de Estocolmo a Mariehamn suele incluir dos escalas en puerto, una parada nocturna en el mar y dos tramos principales de navegación.
Validación experimental
La validación experimental se ha realizado mediante Controller Hardware-in-the-Loop (C-HIL). De esta forma, el controlador físico intercambia señales con Speedgoat, que le entrega medidas “como si vinieran del barco”, y el controlador devuelve consignas “como si fueran al barco”. En palabras del propio investigador, se podría decir que es como “engañar” a la tarjeta controladora, que recibe y envía señales creyendo que es a un barco real y realmente lo está haciendo a la plataforma “Speedgoat” que utiliza internamente un modelo del barco para emularlo. El objetivo de este método es validar el control en condiciones realistas (latencias, tiempos de muestreo, saturaciones lógicas, etc.) sin el coste ni el riesgo de probarlo directamente en un barco real.
En conjunto, el proyecto CEI-JD-12 demuestra que el binomio MVDC + ORC constituye una solución realista y eficaz para avanzar hacia un transporte marítimo más eficiente, competitivo y sostenible, alineado con los objetivos internacionales de reducción de emisiones y ahorro energético.